Освоение астероидов

[Kweni]

Это - ложные сведения. Пояс астероидов насчитывает около миллиона объектов по крайней мере километровых размеров. Медиана абсолютной величины (H) астероидов составляет 15, что даёт средний вероятный размер астероида 4-5 км в поперечнике. Посему моя оценка в 100 тыс. астероидов в наиболее плотной области является даже слишком скромной. Если я посчитаю 106 объектов километровых размеров

Нет уж. Если мы рассчитываем для астероидов больше 10 км, не следует внезапно перескакивать на 1 км астероиды.
Я привёл диаграмму распределения астероидов по размерам, основанную на 9 научных работах. Вы объявляете её «ложными сведениями» и пытаетесь перескочить на более мелкие астероиды, так как крупных внезапно не хватает.

Здесь у вас другая проблема. К рабочему телу как-то тепло подводить надо. А если свет из точки зеркала может падать на поверхность, то молекулы испаряющиеся с поверхности могут попадать на эту точку зеркала.

И это тоже. С двигателем на оливине столько проблем, не знаешь, за что хвататься.

[AlexAV]

Рассчёт в студию. Ваша очередь.

Расчёты по ХС будут.

[Anatoly]

что же касается "удобства для колонизации" в сравнении какой-либо "гравиямы" и "пространства" - то пока не существует "эфирных" людей (и пока не доказано, что они могут существовать) - то любая гравияма кажется явно предпочтительнее

Гравитация легко эмулируется вращением обитаемого отсека, поэтому этот аргумент вообще здесь не к месту. При этом всему остальному гравитация мешает - в первую очередь строительству и транспорту.

да, но именно что эмулируется; и потребное для функционирования колонии разнообразие элементов тоже может быть скомпенсировано за счет брожения в поясе астероидов ("дешевого" медленного и печального или "дорогого" быстрого) с целью поиска недостающего; и защита от радиации компенсируется закапыванием вглубь астероида; - и тп и тд - не кажется, что потребное для обеспечения выживания в пространстве количество усилий несколько превосходит "бесплатно предоставляемые" даже "средней гравиямой", не говоря уж о землеподобном теле?


Впрочем, тема колонизации именно астероидов - вполне самостоятельная и вроде бы в принципе решаемая задача - но пока не создано "космического человека" - задача колонизации гравиям представляется несколько более простой и дешевой...

[Андрей Курилов]

Нет уж. Если мы рассчитываем для астероидов больше 10 км, не следует внезапно перескакивать на 1 км астероиды.

Ну и что? 1 км - миллион, 10 км - 100 тысяч. Что дальше то?

Я привёл диаграмму распределения астероидов по размерам, основанную на 9 научных работах.

Виноват, не видел, у меня не все картинки, видимо отображаются.

И это тоже. С двигателем на оливине столько проблем, не знаешь, за что хвататься.

Они все не неразрешимы. Тем более что ракетный вариант - далеко не единственный.

[Андрей Курилов]

не кажется, что потребное для обеспечения выживания в пространстве количество усилий несколько превосходит "бесплатно предоставляемые" даже "средней гравиямой", не говоря уж о землеподобном теле?

Существование колоний вне планет предоставляет очень привлекательные возможности (исследовательские, транспортные и энергетические). Вопрос лишь в том, готовы ли люди заплатить за это несколько более высокую цену.

[Андрей Курилов]

Нет уж. Если мы рассчитываем для астероидов больше 10 км, не следует внезапно перескакивать на 1 км астероиды.

Ну и что? 1 км - миллион, 10 км - 100 тысяч. Что дальше то?

Я не вижу здесь опровержения своих слов, а только лишь примерное подтверждение. Но вот заявление о 10 тыс. астероидах в главном поясе были явно ложными.

[Kweni]

о 10 тыс. астероидах КРУПНЕЕ 10 КМ

[Андрей Курилов]

http://venera4.wordpress.com/2013/08/22/asteroids-someday/

Myth #3: All asteroids are identical rocks.
They are the pieces that either never got incorporated into a planet or got knocked apart during planet building. That’s why they come in such a wide range of sizes. And that’s why they come in such a wide range of compositions, as well.

Myth #5: Asteroids are hard to get to
This is one of the more persistent myths about asteroids. In terms of the amount of delta vee required to get to an asteroid, there are at least 10 known asteroids that require less than 4 km/s, along with 461 more that need between 4 and 5 km/s, and another 1,804 that would require a delta vee between 5 and 6 km/s. All told, there are some 2,275 asteroids that are known to require less energy to get to than the Moon.

Myth #6: Asteroid have no (usable) water

Myth #7: Mining on an asteroid will be just like mining on Earth or on the Moon
For example, electromagnetism to separate ores is used on Earth but not extensively because the magnet has to fight gravity and only finds the highest iron content ores. On an asteroid, finding the iron ores may be as simple as running a magnet over the surface.  Similarly, one could use a mass spectrometer to separate elements from an asteroid; the same could be done on the Moon but only much less effectively.

[Андрей Курилов]

о 10 тыс. астероидах КРУПНЕЕ 10 КМ

Ну пусть будет так. Так как большинство астероидов имеют размер ~5 км, то включу и их тоже. Получаем 100 тыс. объектов в наиболее плотной области размером более 4-5 км. Теперь договорились или ещё остались несущественные придирательства?

[Kweni]

Заметьте: это была дискуссия только по первой фразе вашего расчёта:
 

Пусть 10⁵ астероидов крупнее 10 км размером находятся в диапазоне наклонений (1; 11)^o и в диапазоне больших полуосей орбит от (2.2; 3.2) АЕ.

В результате оказалось, надо либо уменьшать число астероидов на порядок, либо уменьшать размер включаемых в расчёт астероидов, чтобы расчёт соответствовал действительности.

Если мы перейдём к следующим частям расчёта, мы обнаружим там:
– расчёт по минимально возможной разнице наклонений вместо средней
– неучёт большей части параметров орбиты (просто утверждается, что формулы для e=0 и e>0 дают одинаковый результат)
– некорректное сравнение приращения скорости для Гомановской орбиты и для изменения наклонения.
– ошибочное сравнение стоимости земного и космического транспорта

В дальнейшем набежало ещё:
– «достаточно пнуть ногой», т.е. неучёт необходимости коррекций орбиты в ходе полёта
– «масса топлива на борту должна быть всего 1/1000 от массы всего транспорта». Даже у зонда Dawn с ионным двигателем вышло 1/5, а не 1/1000
– особенно в сочетании с двигателем на силикатах, который вы почему-то считаете твердотопливным, хотя РДТТ не использует никаких внешних источников энергии, таких как солнечный свет. Это совершенно разные конструкции
– «температуре сопла в 2500К на нём ничего конденсироваться уже не будет » притом что температура кипения оксида магния, который образуется при разложении оливина, 3400 К
– «Ждать "стартового окна" не требуется, так как время доставки груза в большинстве случаев не ограничено», что фактически является отрицанием законов экономики

[ВадимZero]

Вопрос лишь в том, готовы ли люди заплатить за это несколько более высокую цену.

Да не кто не будут платить высокую цену за жизнь в бочке плавающей в вакуме.

[незлой]

в принципе -- смотря с чем сравнивать.
с жизнью на расплавленном шаре, покрытым тонкой корочкой? укутанный ещё более тонким покрывалом всяких нужных и ненужных газов?
уже следующий ледниковый сильно понизит акции родной планеты как среды обитания хомосапсапа, не до нуля, конечно, чтобы сразу всем в космос валить, но задумчивости во взгляде в небеси явно поприбавится
а он может прихватить и во вполне историческое время.

[Андрей Курилов]

В результате оказалось, надо либо уменьшать число астероидов на порядок, либо уменьшать размер включаемых в расчёт астероидов, чтобы расчёт соответствовал действительности.

Да, я грубо оценил популяцию многокилометровых астероидов в 100 тыс. в интересующей меня области, исходя из того, что километровых - 1 млн. Здесь ошибки не было. 5 км или 10 км в поперечнике - пока что всё равно.

– расчёт по минимально возможной разнице наклонений вместо средней

И что же из этого следует?

– неучёт большей части параметров орбиты (просто утверждается, что формулы для e=0 и e>0 дают одинаковый результат)

Неверно. Я учитывал наклонение И большую полуось. Остальное даст добавку ещё меньшего порядка.

– некорректное сравнение приращения скорости для Гомановской орбиты и для изменения наклонения.

Что-то не пойму, где я это сравнивал.

– ошибочное сравнение стоимости земного и космического транспорта

Необоснованное заявление.

– «достаточно пнуть ногой», т.е. неучёт необходимости коррекций орбиты в ходе полёта

Совершенно непринципиальное придирательство, покуда конкретный способ перемещения ещё даже не выбран.

– «масса топлива на борту должна быть всего 1/1000 от массы всего транспорта». Даже у зонда Dawn с ионным двигателем вышло 1/5, а не 1/1000

А это уже совершенно неприемлимое передёргивание и попытка ввести в заблуждение. Потребное дельта-v у Dawn раз эдак в 1000 больше, ибо он летит с Земли.

Kweni, я не намерен более спорить с вашими собственными додумываниями.

[Kweni]

Потребное дельта-v у Dawn раз эдак в 1000 больше, ибо он летит с Земли

Нет-нет, без учёта старта с Земли, только ионник. Как легко найти в гугле, масса зонда с топливом 1240 кг, топлива 425 кг, в т.ч. 145 кг было израсходовано до входа в пояс астероидов. Осталось 1095 кг, в т.ч. топлива 280 кг на полёт в поясе астероидов. Это фактически даже 1/4, а не 1/5.

Теперь ваша очередь объяснять, почему вымышленный оливиновый двигатель при полёте в поясе астероидов даёт отношение массы груза к массе топлива в 250 раз больше, чем у лучшего современного межпланетного движка. Может быть, нам нужно срочно просветить инженеров NASA, а то они не знают, что для полётов между астероидами достаточно приращения скорости в десятки см/с?

Что-то не пойму, где я это сравнивал.

Вот где:

По любой из этих формул (случаи e=0 и e>0) получаем среднее потребное приращение скорости, равное считанным сантиметрам в секунду(!).
Изменение большой полуоси по Гоману в этом случае требует "куда большего" - целых 34 см/с в сумме.

Это ведь сравнение тёплого с мягким. У вас получается, что есть некое изменение большой полуоси, соответствующее повороту орбиты на 1/10000 градуса.
А, я понял! Это не сравнение. Это вы сначала посчитали поворот орбиты на 0,0001°, а потом, вторым действием, изменение большой полуоси на 0,0001 а.е. Кто вообще так считает?

Дано множество из 10⁵ точек, равномерно распределённых по двухкоординатной плоскости, координаты – большая полуось и наклон орбиты, изменяющиеся от 0 до 10. Спрашивается, каково среднее расстояние между двумя соседними точками? awsislemse, если я его правильно понял, думает, что 1/10000 по горизонтали и 1/10000 по вертикали, но я подозреваю, что он где-то забыл взять корень и экзамен по математике не сдаст.

[Андрей Курилов]

изменение большой полуоси на 0,0001 а.е

тут, кстати, ошибка. не 10^-4, а 10^-5 АЕ

[Андрей Курилов]

Вообще-то орбита характеризуется не одним параметром, а  четырьмя.

Кеплеровская орбита определяется 5-ю параметрами - a, e, i, Ω и ω. Первые два определяют форму орбиты, остальные три - положение плоскости орбиты в пространстве. С этими параметрами нет проблем, я совершенно обоснованно пренебрёг разницей в эксцентриситете, так как она мала. Для небольших значений "e" также можно пренебречь разницей в Ω и ω. Но мы забыли ещё кое-что (я удивлён, что я этого не заметил сразу и что вы сразу же меня не ткнули носом в это). Конкретное положение объекта на орбите определяется 6-м параметром - ν. Можно легко изменить все 5 орбитальных параметров груза так, чтобы его орбита совпала с орбитой целевого астероида. Но сам целевой астероид, находящийся на ровно той же орбите, может быть в любой её точке, хоть за Солнцем (относительно груза). И изменить ν не так просто. Рано или поздно, конечно, целевой астероид и груз "сойдутся", но это время может оказаться слишком большим. Дистанцию сближения можно грубо оценить как длину орбитального витка, а скорость сближения, грубо v=dv=1 м/с. Тогда среднее время достижения цели составит 80 тыс. лет.

Можно попробовать оценить транспортные затраты другим способом. Пусть наиболее плотно заселённая область пояса астероидов - тор с R=2.7 АЕ и r=0.5 АЕ, тогда его объём

составляет ~13 АЕ³ или 4.5*10²⁵ км³. Если здесь находится 10⁶ объектов, то среднее расстояние между парой объектов составляет 3.5 млн. км (0.023345 АЕ). Чтобы добраться до соседнего астероида хотя бы за 10 лет, уже потребуется скорость как минимум 10 м/с (если считать траекторию прямой и пренебрегать гравитацией Солнца, что, конечно же, весьма грубо).

Кстати, в качестве долговременной стратегии, рассчитываемой на десятки и сотни тысяч лет можно предложить кластеризацию пояса астероидов вокруг крупнейших его объектов путём безтопливного плавного изменения орбит мелких астероидов с помощью эффекта Ярковского или паруса (магнитного или светового). Говоря простым языком, мелкие астероиды следует собрать в кучи вокруг крупнейших, разбив пояс астероидов на полностью автономные колонии-кластеры, внутри которых транспортные затраты станут ещё меньше. В распределении размеров астероидов главного пояса есть два горба - для размеров в ~5 км и в ~100 км. При этом астероидов размером более 100 км порядка сотни. Таковые и могут стать "метрополиями", около которых имеет смысл размещать более мелкие.

[Андрей Курилов]

Нет-нет, без учёта старта с Земли, только ионник.

Крмое набора 2-й космической относительно Земли, Dawn целиком и полностью добирался на своих ионниках. Т.е. с гелиоцентрической земной орбиты в пояс астероидов, потом - на орбиту вокруг Весты, потом - на преодоление гравитации Весты и снова на гелиоцентрическую, потом - к Церере. Плюс ещё должно что-то остаться.

Поэтому ваше сравнение с перелётом между 2-мя соседними астероидами - ни что иное, как совершенно наглая и заведомо провальная попытка передёргивания.

[LonelyWanderer]

Какие сантиметры в секунду? Какие наклонения в  0.00(множество нулей)1 градусов? Вы собираетесь осваивать астероиды, входящие в одно семейство со стартовыми окнами хорошо если раз в несколько столетий? По-любому необходимо осваивать астероиды, входящие в разные семейства, имеющие разный состав и происхождение, чтобы добывать там разные ключевые ископаемые. А это уже до нескольких градусов наклонения и сотни метров в секунду необходимого приращения скорости. Например без Цереры (вода) совсем никак.
Но вообще, даже сотни метров в сек - это совсем не беда. Учитывая, что у самых крупных астероидов вторая космическая достигает этих величин, то не стоит мелочиться. И что за разговоры про оливин, твердотопливные ракеты и т.д.? Они необходимы только для мягкого приземления людей и оборудования. А для переброски руды достаточно катапультировать с астероида на прямое столкновение, для чего должна иметься катапульта, несколько полигонов-приемников на поверхности и корректирующий (и только, без запаса на изменение наклонения) двигатель вроде ЭРД. Железная руда, рухнув на ледяную поверхность Цереры в определенном месте будет легко добываема. При транспортировке же воды с Цереры, для избегания ее потерь при столкновении с полигоном каменного астероида необходимо уже после катапультирования пожертвовать реактивным топливом для коррекции по изменению наклонени, и затем для относительно мягкого приземления. Хотя, учитывая скорости в сотни метров в секунду (а не километры), и тут можно придумать какой то специальный искуссвенный полигон, с мягких материалов, пыли какой-то, чтобы ледяные глыбы при падении не разрушались и не испарялись, были легко добываемы, тогда и тут можно избежать ракетного топлива и лишь ограничиться небольшими корректирующими двигателями для точного попадания по полигону.

[LonelyWanderer]

Хотя, если использовать жесткую посадку руды, то лучше , чтобы ЭРД при прибытии к астероиду, несколько снизил скорость посылки, чтобы скорость падения материалов была сопоставима с 2-й космической скоростью на астероиде во избежание большого выброса вещества в открытый космос (потеря вещества и без того небольшим астероидом и космический мусор не есть гуд). Если такая посылка идет на небольшой астероид, в десятки киломеров поперечником, то придется серьезно уже скинуть скороть. Но это делается не ракетными двигателями, а экономичными ионниками, эрд и т.д

[Андрей Курилов]

Пусть наиболее плотно заселённая область пояса астероидов - тор с R=2.7 АЕ и r=0.5 АЕ, тогда его объём
составляет ~13 АЕ3 или 4.5*1025 км3. Если здесь находится 106 объектов, то среднее расстояние между парой объектов составляет 3.5 млн. км (0.023345 АЕ).

Если учесть эксцентриситет и неравномерное распределение долготы перицентра, то получаем уже большее среднее расстояние между астероидами - 4..5 млн. км, а не 3.5 млн.